研究人员报告说，他们已经开发出一种新的复合材料，可以根据温度改变行为，以完成特定的任务。这些材料有望成为下一代与环境互动的自主机器人的一部分。

这项新研究由伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校土木与环境工程教授Shelly Zhang和研究生Weichen Li与休斯顿大学的教授Tian Chen和研究生Yue Wang合作进行，他们使用计算机算法、两种不同的聚合物和3D打印来逆向工程一种材料，这种材料在有或没有人为干预的情况下会随着温度变化而膨胀和收缩。

这项研究结果发表在《科学进展》杂志上。

“创造一种材料或设备，根据其环境以特定的方式做出反应，仅凭人类的直觉来概念化是非常具有挑战性的——有太多的设计可能性，”张说。

“因此，我们决定使用计算机算法来帮助我们确定材料和几何形状的最佳组合。”

该团队首先使用计算机建模来概念化一种双聚合物复合材料，该复合材料可以根据用户输入或自主传感在不同温度下表现不同。

张说:“在这项研究中，我们开发了一种材料，它在低温下表现得像软橡胶，在高温下表现得像硬塑料。”

一旦制造成一个有形的设备，该团队测试了新的复合材料对温度变化的响应能力，以执行一个简单的任务——打开LED灯。

张说:“我们的研究表明，设计一种具有智能温度传感能力的材料是可能的，我们认为这在机器人技术中非常有用。”

“例如，如果机器人的承载能力需要随着温度的变化而改变，这种材料将‘知道’调整其物理行为来停止或执行不同的任务。”

张说，这项研究的一个特点是优化过程，帮助研究人员插入所需的两种不同聚合物材料的分布和几何形状。

她说:“我们的下一个目标是利用这项技术为材料的编程或自主行为增加另一个层次的复杂性，比如感知来自另一个物体的某种撞击速度的能力。”

“这将对机器人材料知道如何应对现场的各种危险至关重要。”

美国国家科学基金会支持这项研究。

作者：伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校新闻处

链接：https://www.sciencedaily.com/releases/2023/11/231128132308.htm

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